复杂网络应用

1、复杂网络应用领域Tankertanker DesignTankertanker Design引言首先呈现给大家的是 六度理论图 很多人可能都有这样的经历： 偶尔碰到一个陌生人，同他聊了一会儿后发现你认识的某个人居然他也认识，然后你们会一起发出“这个世界真小”的感叹。那么对于地球上任意两个人来说，借助第三者、第四者这样的间接关系来建立起他们两人的联系，平均需要通过多少人呢？20世纪60年代美国哈佛大学的心理学家Milgram的著名的小世界实验（社会调查）给出的推断是： 地球上任意两个人之间的平均距离是6。也就是说，平均中间只要通过5个人的传递，一个人就能与地球上任何一个角落的另一个人建立联系。这

2、就是著名的六度分离（six degrees of separation）推断。 Tankertanker DesignTankertanker Design复杂网络定义 复杂网络：基于数学图论的一个发展。指 把个体当作点，个体与个体之间存在某种 关系当作边，由边与点组成的一个像网一 样的东西，看起来又很复杂，所以叫 复杂网络。Tankertanker DesignTankertanker Design简单图论Tankertanker DesignTankertanker Design社会网络：人际关系网，email通讯网，企事业关系网，金融关系网，论文引用，科研合作网应用领域信息网络：WWW，

3、Internet，计算机共享，专利使用网 交通运输网：航线网，铁路网，公路网， 自然河流网生物网络：食物链网，生物神经网，新陈代 谢网，蛋白质网，基因网络，细胞网12345物理网络：电力网络，超大规模集成电路网络5管理领域：供应链网络，客户关系管理6Tankertanker DesignTankertanker Design1）社会网络 1）金融关系网 将金融系统中的商业机构（银行）设为节点，和他们之间的商务往来关系作为连接节点的边，这样就构成一个银行系统网络。来往关系的连接方式的不同就是使金融网络具有不同的复杂网络的特性。 可以通过复杂网络理解多种银行网络中传染行为，对银行危机传染动力学进行

4、研究，可以寻求合适的危机管理策略来应对银行网络的危机传染，对易感染节点进行保护，对已受感染节点进行修复。Tankertanker DesignTankertanker Design1）社会网络 2）人际关系网 人际关系网或者社会交往圈，其实就是一群人或团体按照某种关系连接在一起而构成的一个系统。这个系统包含的关系可能是多种多样的，比如朋友关系、同事关系、家庭关系、在线交友关系等等。这些关系纷繁复杂，构成一个典型的复杂网络。 研究表明，人际关系网络具有个性质：小世界特性小世界特性，即两个认识的人通过很少的几个人就可以联系起来；无标度特性无标度特性，即有些人交际能力很强，拥有很多朋友，而有些人却拥

5、有较少的朋友；高聚类性高聚类性，即一个人的两个朋友很可能彼此也是朋友，体现了“物以类聚，人与群分”的特点；层次性层次性，人际关系网络的层次性体现在很多方面，如辈分、上下级、关系的亲疏等。用于用于预测朋友关系，谣言传播控制预测朋友关系，谣言传播控制等，等，以人作为节点，以关系作为边Tankertanker DesignTankertanker Design1）社会网络3）科研合作网络Tankertanker DesignTankertanker Design1）社会网络 用如下表示法反映合作网络的基本信息：每一位作者用网络图的一个节点表示（用一个名字作为一个节点），不同作者之间有合作（即公开发表

6、共同署名的学术论文）就把它们联系起来。同时保留其他重要属性，节点所在的科研单位（同一单位的节点之间互相认识，则所得平均路径长度将会变小）节点所发表的文章数量（有少数节点虽然发表的文章特别多，但合作节点很少，度值很小；同时有少数节点发表文章数很少，但合作节点很多。如果考虑到网络的增长特性及优先连接特性，则必须考虑这些。）在合作网络示意图中需判别节点之间的连线是通过几次合作来实现的，所以还需要采用加权网络。 科研合作网的作用： （1）检测合作数量最多、最广泛和最有影响力的作者。（2）根据作者当前的邻居结构预测作者间将来的合作关系。（3）Tankertanker DesignTankertanker

7、 Design2）信息网络 1）计算机病毒传播 随着互联网服务和运用在全世界的广泛普及，互联网病毒也随之成为一个全球化的问题，为了更好的应对互联网病毒传播，有必要对互联网上的病毒的传播方式进行深入研究。我们需要分析计算机病毒在不同拓扑结构网络中的传播性质，对病毒的传播行为进行分析，得到控制和预防计算机病毒的有效方法。 将计算机网络中的个体抽象为复杂网络的节点，将各个节点之间存在的关联关系抽象为节点的边。同时考虑 1.在线社交网络中,用户登录时间频率、用户好友数目以及网络中病毒初始感染率对社交网络上病毒传播的影响。 2.结合舆论传播学的理论,引入社会强化因子的概念来描述社交网络中的病毒传播过程。

8、社会强化因子可以很好地描述在社交网络中用户从好友处收到若干次病毒信号才会接收信息,进而感染病毒的事件。Tankertanker DesignTankertanker Design3) 交通运输网1）地铁网络Tankertanker DesignTankertanker Design3) 交通运输网 城市交通系统本身是由道路系统、流量系统和管理系统组成的一个典型的、开放的复杂巨系统。城市交通网络由交叉路口和连接它们的街道组成，车辆在网络上行驶。其中的交叉路口或小区对应于节点，而街道对应于弧或边，车辆在边上行驶遇到的阻抗(可以用所花费的行驶时间来描述)对应于边上的权重。这样它就可以抽象为一个复杂加

9、权网络。 城市网络的抽象方法主要有两种，一种是前面提到的将交叉口视为节点而将道路视为边；另一种是将道路映射为网络中的节点，将道路间的交叉口映射为节点间的连边。 （1）城市交通网中交通枢纽的确定，有助于交通网络设计问题的解决，即如何将有限的资金最有效的地应用到网络改扩建或新建工程中。（2）城市交通网络的时空复杂性及普适性演化机制（3）探讨城市交通拥堵的预防控制方法 ，从本质上解释城市交通拥堵机理，进而造成局部交通瘫痪的根本原因。（4）城市交通网络设计及城市规划布局的相关问题Tankertanker DesignTankertanker Design4）生物网1）药物作用图 以药物分子和病毒蛋白作为节点，若药物分子对某种蛋白有作用，即赋予有向边，作用效果赋予加权。可以用来研究药物效果，开发新药物，Tankertanker DesignTankertanker Design4）生物网2）食物网 由于野生动物网络的各种群之间存在较强的猎食关系,食物源的短缺会引起某种野生动物数量的减少甚至灭绝,继而会使整个食物连网络失去平衡,网络也会随之崩溃.食物链网络的这种现象类似于复杂网络中的相继故障. 食物链网络是